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Energetischer Wirkungsgrad?

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  1. Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Joey5337 09.04.20 - 14:22

    Das ist eigentlich die gleiche Frage, die sich mir immer aufdrängt, wenn irgendwo Wasserstoff als ganz toll beworben wird.

    Ist der Spaß den wirklich effizienter (hinsichtlich Energie pro Stecke) als die bestehenden Techniken?

    Wenn Wasserstoff aus Erdgas hergestellt wird, dann verdichtet wird, zum Tanken umgefüllt werden muss, um in einer Brennstoffzelle Strom herzustellen, der dann einen Elektromotor antreibt, dann möchte ich eigentlich einen Vergleich sehen: Braucht das mehr oder weniger Erdgas, als wenn der Lastwagen direkt mit Erdgas fahren würde.
    Ist es mehr, sollte man es nicht machen. Denn dann wird in der Summe mehr Energie verbraucht und mehr CO2 erzeugt.

    An dieser Stelle kommt dann immer der "grüne Wasserstoff" ins Spiel, der aus Strom, bevorzugt "grünem Strom", hergestellt wird.
    Leider haben wir (noch) keinen überflüssigen Strom (von ganz wenigen Momenten an wenigen Orten mal abgesehen). Strom wird CO2-intensiv durch das Verbrennen von Kohle und Gas, oder risikoreich durch Kernkraft hergestellt. Die erneuerbare Herstellung ist begrenzt. Jede kWh, die nicht zu Wasserstoff verarbeitet wird, spart eine kWh, für die man entsprechend weniger Kohle oder Gas im Kraftwerk verbrennen müsste.
    Wenn man das berücksichtigt, wie sieht dann die opportunistische CO2-Bilanz pro Kilometer aus?. Wie ist der Diesel im Vergleich?

    Wo sind diese Zahlen im Artikel?
    Man liest immer wie toll das alles wäre. Tatsächlich werden Wasserstofffahrzeuge aber hauptsächlich gebaut, wenn es irgendwelche Subventionen abzugreifen gibt.
    Ökologisch, zumindest unter den Rahmenbedingungen der nächsten Jahrzehnte, ist das ein Taschenspielertrick.

  2. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: ulink 09.04.20 - 15:00

    Besser als Verbrenner: Ca. Faktor 1.5 bis 2
    Deutlich Schlechter als Elektro: Ca. Faktor 3

  3. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: MarcusK 09.04.20 - 15:14

    Joey5337 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das ist eigentlich die gleiche Frage, die sich mir immer aufdrängt, wenn
    > irgendwo Wasserstoff als ganz toll beworben wird.
    >
    > Ist der Spaß den wirklich effizienter (hinsichtlich Energie pro Stecke) als
    > die bestehenden Techniken?
    >
    > Wenn Wasserstoff aus Erdgas hergestellt wird, dann verdichtet wird, zum
    > Tanken umgefüllt werden muss, um in einer Brennstoffzelle Strom
    > herzustellen, der dann einen Elektromotor antreibt, dann möchte ich
    > eigentlich einen Vergleich sehen

    im Labor habe die Tanks teilweise nur noch ein paar Bar. Da wird der Wasserstoff in einem Metall eingelagert. Damit entfällt die Kompression.

  4. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: ulink 09.04.20 - 16:02

    MarcusK schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > im Labor habe die Tanks teilweise nur noch ein paar Bar. Da wird der
    > Wasserstoff in einem Metall eingelagert. Damit entfällt die Kompression.

    Und an den Tankstellen entfaellt die Kompression auch? Selbst ohne ist der Wirkungsgrad mies (Elektrolyse + Brennstoffzelle --> 30% maximal). Ueber die Sache mit der Wasserstoffherstellung aus Erdgas muessen wir gar nicht erst reden, oder?

    Solche Meldungen gibt es auch alle paar Monate fuer den neuen Wunderakku. Billig, ohne beondere und teure Materialien, 10-fache Kapazitaet, 5000 Ladezyklen mit 1% Degradation, schnelladefähig mit 10MW. Davon hoert man dann immer nur einmal und danach nie wieder (oder dann wieder von dem naechsten).

    Sprechen wir in 10 Jahren nochmal darueber.

  5. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Eheran 09.04.20 - 16:21

    >Ist es mehr, sollte man es nicht machen.
    Selbstverständlich ist es dann mehr. Das kann wirklich nur(!) mit erneuerbarer Energie funktionieren. Alledings muss es auch zwangsläufig eine Übergangszeit geben, wo man vom Verbrenner weg zum elektrischen Fahrzeug wechselt und wo gleichzeitig eben auch noch Kohle usw. zur Stromerzeugung verheizt werden. Ich weiß nicht, ob diese Übergangszeit jetzt schon ist... aber irgendwann wird bzw. muss sie kommen.

  6. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: MarcusK 09.04.20 - 16:23

    ulink schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > MarcusK schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > im Labor habe die Tanks teilweise nur noch ein paar Bar. Da wird der
    > > Wasserstoff in einem Metall eingelagert. Damit entfällt die Kompression.
    >
    > Und an den Tankstellen entfaellt die Kompression auch? Selbst ohne ist der
    > Wirkungsgrad mies (Elektrolyse + Brennstoffzelle --> 30% maximal). Ueber
    > die Sache mit der Wasserstoffherstellung aus Erdgas muessen wir gar nicht
    > erst reden, oder?

    wo kommen die 30% max her?

    Suche im netzt liefert

    > Unter Berücksichtigung all dieser Verluste gelangt man schließlich zu Systemwirkungsgraden
    > um die 45 %, der Dieselmotor liegt deutlich darunter. Betrachtet man die zusätzliche
    > Möglichkeit der Wärmenutzung, speziell bei den Hochtemperatursystemen, so kommt man
    > auf einen Systemwirkungsgrad von bis zu 90 %.

    Wärme im Auto wird ja auch gebraucht also wird man wohl schon von über 50% ausgehen können.

  7. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: WonderGoal 09.04.20 - 16:47

    MarcusK schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > ulink schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > MarcusK schrieb:
    > >
    > ---------------------------------------------------------------------------
    >
    > > -----
    > > > im Labor habe die Tanks teilweise nur noch ein paar Bar. Da wird der
    > > > Wasserstoff in einem Metall eingelagert. Damit entfällt die
    > Kompression.
    > >
    > > Und an den Tankstellen entfaellt die Kompression auch? Selbst ohne ist
    > der
    > > Wirkungsgrad mies (Elektrolyse + Brennstoffzelle --> 30% maximal). Ueber
    > > die Sache mit der Wasserstoffherstellung aus Erdgas muessen wir gar
    > nicht
    > > erst reden, oder?
    >
    > wo kommen die 30% max her?
    >
    > Suche im netzt liefert
    >
    > > Unter Berücksichtigung all dieser Verluste gelangt man schließlich zu
    > Systemwirkungsgraden
    > > um die 45 %, der Dieselmotor liegt deutlich darunter. Betrachtet man die
    > zusätzliche
    > > Möglichkeit der Wärmenutzung, speziell bei den Hochtemperatursystemen,
    > so kommt man
    > > auf einen Systemwirkungsgrad von bis zu 90 %.
    >
    > Wärme im Auto wird ja auch gebraucht also wird man wohl schon von über 50%
    > ausgehen können.

    Such mal weniger im Netz, stattdessen mal lieber mehr in wissenschaftlichen Fachbüchern. Wenn du das machst, kommt du auf einen Gesamtwirkungrad von 8-10% (d.h. Betrieb eines FCEV-Fahrzeugs + den "Kosten" in Form von energetischem Aufwand für die Infrastruktur, um Wasserstoff auf einem großflächigen Tankstellennetz überhaupt nachtanken zu können).

    P.S. Entwicklungen wie Metallhybridspeicher sind noch immer ganz ferne Zukunftmusik. Unter Laborbedingungen mag man damit einen Ventilator antreiben und großspurig weitere Anwendungsgebiete extrapolieren können (hauptsächlich um Forschungsgelder von Investoren locker zu machen), aber bis zu praxistauglichen Protoypen in entsprechenden Dimensionen darf man mindestens noch mit 15 bis 20 Jahren rechnen.

  8. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: MarcusK 09.04.20 - 17:29

    WonderGoal schrieb:
    > P.S. Entwicklungen wie Metallhybridspeicher sind noch immer ganz ferne
    > Zukunftmusik. Unter Laborbedingungen mag man damit einen Ventilator
    > antreiben und großspurig weitere Anwendungsgebiete extrapolieren können
    > (hauptsächlich um Forschungsgelder von Investoren locker zu machen), aber
    > bis zu praxistauglichen Protoypen in entsprechenden Dimensionen darf man
    > mindestens noch mit 15 bis 20 Jahren rechnen.

    oh, da hat wohl jemand eine Zeit-Maschine gebaut
    https://www.iwr.de/news.php?id=35803

  9. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: hoschi_tux 09.04.20 - 18:28

    ulink schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Besser als Verbrenner: Ca. Faktor 1.5 bis 2
    > Deutlich Schlechter als Elektro: Ca. Faktor 3

    Also nehmen wir mal den Schiffsdiesel der etwa 60% erreicht. Heißt die Brennstoffzelle hat dann 90-120% und der Elektromotor 360-480%. Passt hinten und vorne nicht. Der Diesel kann es locker mit der Brennstoffzelle aufnehmen, insbesondere dann, wenn fossile Treibstoffe genutzt werden.

  10. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: MarcusK 09.04.20 - 18:38

    hoschi_tux schrieb:
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    > ulink schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Besser als Verbrenner: Ca. Faktor 1.5 bis 2
    > > Deutlich Schlechter als Elektro: Ca. Faktor 3
    >
    > Der Diesel kann es locker mit der Brennstoffzelle
    > aufnehmen, insbesondere dann, wenn fossile Treibstoffe genutzt werden.
    aber nur wenn man den Wirkungrad betrachtet. Bei Schadstoffausstoß wird er die Brennstoffzelle wohl nicht schlagen und das ist doch wohl unsere aktuelles Problem.

  11. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Kaiser Ming 09.04.20 - 18:42

    MarcusK schrieb:
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    > hoschi_tux schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > ulink schrieb:
    > >
    > ---------------------------------------------------------------------------
    >
    > > -----
    > > > Besser als Verbrenner: Ca. Faktor 1.5 bis 2
    > > > Deutlich Schlechter als Elektro: Ca. Faktor 3
    > >
    > > Der Diesel kann es locker mit der Brennstoffzelle
    > > aufnehmen, insbesondere dann, wenn fossile Treibstoffe genutzt werden.
    > aber nur wenn man den Wirkungrad betrachtet. Bei Schadstoffausstoß wird er
    > die Brennstoffzelle wohl nicht schlagen und das ist doch wohl unsere
    > aktuelles Problem.

    die Frage ist immer woraus der hergestellt wird
    aus Erdgas - dann erzeugt der mehr CO2 als direkte Verbrennung
    aus Solar - dann klar

    Wasserstoff macht nur Sinn bei 100% aus Erneuerbaren und auch nur dann wenn man die nicht abzwackt aus dem Strommix.

  12. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Joey5337 09.04.20 - 19:35

    MarcusK schrieb:
    > im Labor habe die Tanks teilweise nur noch ein paar Bar. Da wird der
    > Wasserstoff in einem Metall eingelagert. Damit entfällt die Kompression.

    Genau dazu gabs neulich glaub hier auch einen Bericht.
    Das Problem ist, dass Wärme anfällt wenn der Wasserstoff in diesem Tank eingelagert wird.
    Und man braucht Wärme, damit er wieder rauskommt.

    Und ganz stolz wurde da von einem Wirkungsgrad von 65% berichtet, der bestimmt auch noch verbessert werden kann.

    65% Wirkungsgrad = 35% Verlust. Nur beim Tanken!

  13. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: ulink 10.04.20 - 09:10

    MarcusK schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > wo kommen die 30% max her?
    > Wärme im Auto wird ja auch gebraucht also wird man wohl schon von über 50%
    > ausgehen können.

    Die Milchmaedchenrechnung bringt nichts und man kann alles auf Teufel komm raus beliebig hinbiegen ("...ja aber mit einer Waermeauskopplung, die natuerlich bei JEDEM Windrad stehen wird, kann man bei der Elektrolyse auf 90% Wirkungsgrad kommen" - merkst Du was?). Dass ein Diesel/Benziner so viel Abwaerme produziert, ist auch nur im Winter angenehm und gerade dann dauert es doch 15 Minuten, bis es wirklich warm wird im Auto. Im Elektroauto ist es warm (oder kuehl), wenn ich einsteige, weil ich die Heizung/Klima per Handy ein paar Minuten vor dem Einsteigen schon aktivieren kann. So geht das. Aber das sind alles Details, um die ich nicht wegen ein paar Prozentpunkten feilschen will. Die groben Zahlen sind interessant:

    Diesel/Benzin um die 15%, Wasserstoff 25-30%, Elektro 80-90%. Glaube es oder lass es.

  14. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: interlingueX 10.04.20 - 13:14

    WonderGoal schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > P.S. Entwicklungen wie Metallhybridspeicher sind noch immer ganz ferne
    > Zukunftmusik. Unter Laborbedingungen mag man damit einen Ventilator
    > antreiben und großspurig weitere Anwendungsgebiete extrapolieren können
    > (hauptsächlich um Forschungsgelder von Investoren locker zu machen), aber
    > bis zu praxistauglichen Protoypen in entsprechenden Dimensionen darf man
    > mindestens noch mit 15 bis 20 Jahren rechnen.

    „Hydrid“, aber gut, da hat sich wohl die Autokorrektur vorgedrängelt ;)

    Ansonsten versteh' ich deine Argumentation aber nicht ganz, weil ich mich ein bisschen am Begriff „Forschungsgelder“ aufhänge. Investoren sind normalerweise Private,die viel Geld haben und es mehren wollen. Die zahlen selten Forschungsgelder, weil sie in aller Regel nach 5 Jahren eine schöne Rendite sehen wollen. Ein Szenario, so wie du es beschreibst, würden sie wohl nicht unterstützen, wenn es nicht einigermaßen erfolgversprechend wäre. Die großspurigen Ankündigungen müssen da schon halbwegs fundiert sein. Ich würde da dann eher von Investitionen sprechen.

    Falls du aber an (echte) Forschungsgelder denkst, die aus (inter)nationalen öffentlichen Mitteln stammen, z. B. Horizon 2020, DFG und wie sie alle heißen, bitte ich dich, für die Finanzierer nicht das Wort „Investoren“ zu verwenden. Dahinter steckt eine völlig andere Idee (eben Forschung, wo zwar belastbare Ergebnisse, aber keine unmittelbare finanzielle Rendite gefordert werden) und in aller Regel eine völlig andere Erwartungshaltung.

    Anders ausgedrückt: Investitionen werden eher gezielt eingesetzt („Gut, bau' deine Fabrik und stell' dann die Menge an Autos zusätzlich her, die du projektiert hast.“), Forschungsgelder eher etwas allgemein („Gut, stell' deine Forscher ein und kauf' deinen Verdampfer und schau', dass du im Projekt gute Ergebnisse erzielst, die möglichst oft zitiert werden.“). Abgreifen von Geldern, wie ich aus deinem und einigen anderen Posts herauszulesen glaube, is' nich' (oder halt vielleicht einmal, aber dann ist entweder der Investor pleite oder du hast zumindest Schwierigkeiten, Anschlussfinanzierung zu finden).

    ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
    I don't judge people based on race, creed, color or gender. I judge people based on spelling, grammar, punctuation and sentence structure. But not very harshly ;)

  15. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: DerET 10.04.20 - 13:41

    Joey5337 schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Strom wird CO2-intensiv durch das Verbrennen von Kohle und Gas,
    > oder risikoreich durch Kernkraft hergestellt.

    Wie kommt es eigentlich, dass sich dieser Irrglaube so hält? Im Folgenden dreht es sich übrigens um Menschen, bevor mir jemand mit erschlagenen Vögeln und Insekten ankommt:
    https://www.statista.com/statistics/494425/death-rate-worldwide-by-energy-source/

  16. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Joey5337 10.04.20 - 14:28

    DerET schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Joey5337 schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Strom wird CO2-intensiv durch das Verbrennen von Kohle und Gas,
    > > oder risikoreich durch Kernkraft hergestellt.
    >
    > Wie kommt es eigentlich, dass sich dieser Irrglaube so hält? Im Folgenden
    > dreht es sich übrigens um Menschen, bevor mir jemand mit erschlagenen
    > Vögeln und Insekten ankommt:
    > ...

    In dem Link werden durchschnittliche Tote/Energieeinheit genannt und da ist Kernkraft sehr gut.
    Aber darum geht es mir gar nicht. Ich habe einen anderen Risikobegriff.

    Risiko definiert sich durch die Eintrittswahrscheinlichkeit und den Schaden z.B. eines Störfalls.
    Im Fall der Kernkraft greift es zu kurz, diese Werte einfach zu multiplizieren um so einen Erwartungswerten zu berechnen.

    Das geht vielleicht bei einer Windenergieanlage. Da ist der Schaden überschaubar, zur Not kann man ihn versichern.

    Bei einem Kernkraftwerk ist der mögliche Schaden so hoch, dass ich das Risiko nicht dauerhaft tragen möchte, auch wenn es sehr unwahrscheinlich ist. Und versichern kann ich deswegen auch nicht.

    Im Fall des Falles hieße das bei uns, einen ganzen Landstrich, möglicherweise dicht besiedelt, für Jahrzehnte oder länger aufzugeben. Und die Auswirkungen sind nicht in 10 Jahren vorbei. In Bayern müssen heute noch Jäger Wild entsorgen, weil es wegen der Tschernobyl-Katastrophe nicht verzehrfähig ist.

    Statistisch gesehen haben wir mit Kernkraft halt alle paar Jahrzehnte einen größeren Störfall. Irgendwo. Bisher hatten wir Glück.

  17. Re: Energetischer Wirkungsgrad?

    Autor: Eheran 11.04.20 - 12:22

    >Statistisch gesehen haben
    Die Statistik will ich mal sehen, die aus so wenigen (2, 3?) Punkten über 80 Jahre so eine Aussage ableitet.

    >Bisher hatten wir Glück
    Bei Fukushima ist nicht eine Person durch den Unfall gestorben. Hingegen hat der den Unfall auslösende Tsunami alleine in Japan über 15'000 Menschen getötet, über 100'000 Gebäude vollständig zerstört und etwa 1'000'000 (sehr stark) beschädigt.

    Auf die Anzahl Todesopfer von Tschernobyl brauche ich nicht eingehen, da man beliebig viele, die heute mit >70 sterben, noch mit reinrechnen kann/tut/will. An den direkten Folgen sind jedenfalls nicht "unglaublich viele" gestorben, viel weniger als durch den Tsunami oben.

    Ggü. eines weltweiten Klimawandels, der das Leben von unzählbar vielen Menschen, Tier(-arten) und Pflanzen(-arten) direkt gefährdet, ist das einfach nichts. Zumal wir heute auch nicht zwingend Reaktoren mit Technik aus den 1950ern nutzen müssen... sowas wie mit Tschernobyl ist ja selbst mit den elendig alten Reaktor schon nicht mehr möglich, siehe Fokushima. Die RBMK-Bauweise ist (bzw. zum Glück bald war) halt richtige Scheiße.

  18. ..

    Autor: senf.dazu 12.04.20 - 18:30

    ..



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 12.04.20 18:30 durch senf.dazu.

  19. Energetischer Wirkungsgrad - in erster Näherung erstmal egal ?

    Autor: senf.dazu 12.04.20 - 18:31

    Und was wenn wir wie heute schon morgen auch den größten Teil der Energie importieren ? Wie das wohl auch, wenn man sich mal die EE Planziele unserer Bundesregierung für 2030/50 ansieht, dieselbe andenkt ? Und weil's dann vielleicht billiger ist und auf weniger Widerstand der Bevölkerungen der Durchleiterstaaten stößt, der Wüstenstrom von den Saudis nicht auf hunderten oder tausenden internationaler Stromtrassen sondern wie bisher in Pipelines oder Schiffen, aber zur Abwechslung mal in Form von H2, geliefert wird ?

    Muß sagen - ich tu mich da im Augenblick schwer die Technik der Zukunft zu prognostizieren. Sie wird wohl vielfältiger werden als wir uns im Augenblick vorstellen.

    Davon abgesehen ist im Augenblick völlig unklar wie sich die Preise von H2 und EE-Strom auf die Dauer gestalten werden. Die sind im Augenblick nicht in erster Linie von den Gestehungspreisen abhängig sondern enthalten eine Menge politischen Gestaltungsspielraum in Form von Steueranteilen &Co .. Ein wenig mehr Technikoffenheit scheint da durchaus (noch) angezeigt.

    Selbst die langfristige Frage nach der besten Kreislaufwirtschaft hinsichtlich Herstellung ist offen aber wichtig. Auch die Natur sucht sich nicht unbedingt die "effizientesten" Weg mit dem höchsten Wirkungsgrad - aber üblicherweise ein Kreislaufsystem das alle Beteiligten dauerhaft am Leben läßt und nirgendwo auf Rohstoffen basiert die einem irgendwann ausgehen.



    9 mal bearbeitet, zuletzt am 12.04.20 18:45 durch senf.dazu.

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